JP5436724B2

JP5436724B2 - サブキャリアアクセス制御装置、光ネットワークシステムおよび光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御方法

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Publication number: JP5436724B2
Application number: JP2013520385A
Authority: JP
Inventors: 祐治秋山; 隆司水落
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: WO2012172680A1; JPWO2012172680A1

Description

この発明は、例えば光サブキャリアを光伝送路上の受動的光学素子により多重化するＰＯＮ(Passive Optical Network)システム、特に、既存光サブキャリアに加えて新たな光サブキャリアの追加挿入を行う際のサブキャリア制御に関する。

例えば下記特許文献１に、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交波周波数分割多重)によるサブキャリア無線通信装置において、一部のサブキャリアにパイロット信号を割り当て、このパイロットサブキャリアを利用して信号周波数偏差および位相回転を緩和し、復調器の同調を行う方法が開示されている。

さらに複数の送信機から同時に同一のサブキャリアにおいてパイロット信号が発せられることによりサブキャリアが衝突を起こすこと、および何番目のサブキャリアを何番目の時間帯で使うのかといった論理的アクセス制御によりその衝突確率を低減させる方法が開示されている。

特表第２００８−５２６１２６号公報

サブキャリアアクセス制御装置において、論理的アクセス制御を行う場合では、特許文献１におけるサブキャリア無線通信装置がそうであるようにその前提として、システムにより割り当てられたサブキャリアおよび時間帯が、物理的に十分な精度で対応しており、論理的に異なるサブキャリアおよび時間帯に割り当てられた信号が互いに衝突しないようシステムが構成されているという条件を満たしている必要があった。しかしながら、レーザ光源の発振周波数、すなわち発振波長の精度は、無線通信の発信器の発振周波数に比べて劣り、複数の送信光源から生成された光サブキャリア信号を多重化する光サブキャリア多重アクセス通信装置では、一例として、送信光源の中心周波数が温度の精密な調整により１９０ＴＨｚの近傍＋／−１ｐｐｍつまり＋／−１９０ＭＨｚの再現精度で設定され、線幅１０ｋＨｚの狭線幅送信光源に対して３０ＧＨｚ程度の帯域の電気変調信号により３０ＭＨｚ間隔の１０２４本のサブキャリアによる変調を行う光サブキャリア通信において、サブキャリア間隔３０ＭＨｚに対して３８０ＭＨｚ程の範囲で中心周波数の変動があることになり、つまり、各々の送信光源から新たにあるいは改めて生成開始される光サブキャリア信号周波数が互いに１２サブキャリアグリッド以上の範囲にわたる不確定な領域に投入されてしまう程中心周波数の再現精度が低く、例えば新たに起動した送信機からの初期サブキャリアを他の送信機からのサブキャリアと衝突させずに投入することは困難であるという課題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、サブキャリア初期投入時あるいはまれに発生する送信光源周波数の大きな変動等何らかの理由によりサブキャリアの再投入が行われる際の狭線幅送信光源およびそれに由来するサブキャリアの初期投入周波数精度の条件を緩和したサブキャリアアクセス制御装置、光ネットワークシステムおよび光ネットワークのサブキャリアアクセス制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係るサブキャリアアクセス制御装置は、各端末側装置から送信され光伝送路途中の受動的光学素子により多重化されたサブキャリア多重光信号を局側装置で受信する光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御装置であって、受信された前記サブキャリア多重光信号に基づいて、割り当てられたサブキャリアとの周波数偏差を示す送信ＣＦＯ補償制御情報を求めるシステム制御器と、前記送信ＣＦＯ補償制御情報に基づいて、送信される前記サブキャリア多重光信号のキャリア周波数オフセット補償を行うキャリア周波数オフセット補償部と、を備えたものである。

この発明では、送信光源に由来するサブキャリアの周波数精度の条件を緩和できる。

この発明の実施の形態１によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。この発明の実施の形態１におけるサブキャリアアクセス制御を説明するための図である。この発明の実施の形態１におけるＣＦＯ補償とＬＤ温度制御の周波数特性の一例を示す図である。この発明の実施の形態１におけるサブキャリアクセス制御手順を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。この発明の実施の形態３によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。この発明の実施の形態４によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。この発明の実施の形態５によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。

以下、この発明によるサブキャリアアクセス制御装置、光ネットワークシステムおよび光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。局側装置(ＯＬＴ：Optical Line Terminal:電話局側終端端末)に複数の端末側装置(ＯＮＵ：Optical Network Unit：加入者宅側終端端末)が光伝送路Ｌ１，Ｌ２を介して接続されている。１つのＯＮＵは下りＰＯＮ受信機１１０４からなる受信機と、符号１１１１−１１１７で示される部分からなる送信機(上りＰＯＮ送信機)で構成されている。受信機１１０５，１１０６はそれぞれ下りＰＯＮ受信機１１０４と同じ構成を有し、送信機１１０１，１１０２はそれぞれ符号１１１１−１１１７で示される部分と同じ構成を有する。そして例えば、受信機１１０５と送信機１１０１、受信機１１０６と送信機１１０２でそれぞれ１つのＯＮＵを構成する。ＯＬＴは下りＰＯＮ送信機１１０３で構成される送信機と、符号１１２１−１１２８で示される部分からなる受信機(上りＰＯＮ受信機)で構成されている(１１２７，１１２８で示される部分は受信機、送信機どちら設けられていてもよい)。

サブキャリア変調器１１１１は送信データ系列信号と、変調器制御信号であるサブキャリア割り当て情報とを受け、サブキャリア割り当て情報に従って送信データ系列信号である送信データ系列またはパイロット信号のような同期・同調制御情報が載せられたサブキャリア多重変調電気信号を出力する。サブキャリア多重変調電気信号は送信ＣＦＯ(Carrier Frequency Offset)補償器１１１２により変調周波数がシフトされる。光変調部としての外部光変調器１１１３では、ＣＦＯ補償後のサブキャリア多重変調電気信号により狭帯幅送信ＬＤ(送信光源)１１１４からの送信キャリア光に変調が施され、その後、送信光信号である上りＰＯＮ信号(サブキャリア多重光信号)として光伝送路Ｌ１へ出力される。

送信キャリア光は狭帯幅送信ＬＤ(Laser Diode)１１１４により生成される。送信ＬＤ温度制御器(送信電源温度制御器)１１１５は例えば内蔵する温度制御機構(図示省略)を介して送信キャリア光の中心周波数を制御する。上りＰＯＮ信号は他の上りＰＯＮ送信機１１０１や１１０２等からの上りＰＯＮ信号と共に、上りＰＯＮカプラ１００１により光伝送路Ｌ１中で多重化され、上りＰＯＮ受信機の光復調器１１２１に入力される。局発ＬＤ温度制御器(局発電源温度制御器)１１２６は例えば内蔵する温度制御機構(図示省略)を介して狭帯幅局発ＬＤ(局発光源)１１２５の発する局発光の中心周波数を一定に制御する。光復調器１１２１は伝送されてきた上りＰＯＮ信号を受け、局発光で復調してサブキャリア多重復調電気信号を生成出力する。

ＣＦＯ検出器１１２７はサブキャリア多重復調電気信号からＣＦＯ(送信キャリア周波数偏差である偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ))を求める。受信ＣＦＯ補償器１１２２はこの偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)に基づきＣＦＯを打ち消すよう周波数のシフト演算を行う。ＣＦＯ補償後のサブキャリア多重復調電気信号はサブキャリア復調器１１２３により電気的復調が行われサブキャリア多重電気復調信号である複素周波数領域情報に変換される。複素周波数領域情報はサブキャリア位相補償器１１２４によりその偏角が補正される。そして偏角が補正された複素周波数領域情報は、サブキャリア位相補償器１１２４の出力側に接続された復号器(図示省略)により受信データ系列復号が行われる。

ＣＦＯ検出器１１２７は各上りＰＯＮ送信機(１１１１−１１１７、１１０１、１１０２)各々の偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)を判定し、その偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)をシステム制御器１１２８に送る。システム制御器１１２８は偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)、システム制御器１１２８自らが発生して各上りＰＯＮ送信機に対して指定しているサブキャリア割り当て情報に基づき、各々の上りＰＯＮ送信機へそれぞれの、ＰＯＮ送信機での送信ＣＦＯの補償のための送信ＣＦＯ補償制御情報や、サブキャリア割り当て更新に関するサブキャリアアクセス制御情報(サブキャリア割り当て情報)を、例えば下りＰＯＮ信号としてＰＯＮカプラ１００２を含む光伝送路Ｌ２を介して各ＯＮＵへ、それぞれ受信機１１０４，１１０５，１１０６経由で各々の送信機制御器１１１７に送る。送信ＣＦＯ補償制御情報とサブキャリア割り当て情報を受けた送信機制御器１１１７は、送信ＣＦＯ補償制御器１１１６に対して送信ＣＦＯ補償制御情報を指示し、送信ＣＦＯ補償制御器１１１６は送信ＣＦＯ補償制御情報に基づき送信ＣＦＯ補償量を求め送信ＣＦＯ補償器１１１２と送信ＬＤ温度制御器１１１５に分配の上指示する。サブキャリア割り当て情報はサブキャリア変調器１１１１へ送られる。

なお、送信ＣＦＯ補償制御器１１１６、送信ＣＦＯ補償器１１１２、送信ＬＤ温度制御器１１１５はキャリア周波数オフセット補償部を構成する。送信ＬＤ温度制御器１１１５は分配された送信ＣＦＯ補償量に基づく狭帯幅送信ＬＤ１１１４(送信光源)の温度調整により送信光源周波数の調整を行う。送信ＣＦＯ補償器１１１２は分配された送信ＣＦＯ補償量に基づくサブキャリア多重復調電気信号に対する周波数シフト補償を行うことで送信光源周波数の調整を行う。送信ＣＦＯ補償制御器１１１６は送信ＣＦＯ補償制御情報に基づき送信ＬＤ温度制御器１１１５と送信ＣＦＯ補償器１１１２に対する制御量の分配を行う。送信ＣＦＯ補償制御器１１１６により送信光源周波数とサブキャリア多重復調電気信号に対する周波数シフトを併用してキャリア周波数オフセット補償を行う。

さらに送信機制御器１１１７からの送信ＣＦＯ補償制御情報等の制御信号に基づく送信ＣＦＯ補償制御器１１１６、送信ＣＦＯ補償器１１１２、送信ＬＤ温度制御器１１１５、さらに外部光変調器１１１３、狭帯幅送信ＬＤ１１１４での制御方式は種々の形式をとることが可能であり、図１等の矢印はこれを概略的に示したものである。また一般的に、送信強度制御系は送信機制御器１１１７から狭帯幅送信ＬＤ１１１４への制御、変調度制御は送信機制御器１１１７からサブキャリア変調器１１１１への制御となる。
なお、送信ＣＦＯ補償制御器１１１６で行う送信ＣＦＯ補償量の計算や分配は線形的でありその処理順序に依存しないため、これらの処理をＯＬＴ側のシステム制御器１１２８で予め行い、送信ＣＦＯ補償量を送信ＣＦＯ補償制御情報としてそれぞれのＯＮＵ側に送るようにしてもよいし、送信ＣＦＯ補償制御器１１１６、または送信ＣＦＯ補償器１１１２や送信ＬＤ温度制御器１１１５で各々のＣＦＯ補償量の計算を行ってもよい。

また、光伝送路Ｌ１，Ｌ２は１つの双方向光伝送路を使用してもよい。また一方で、光伝送路Ｌ２を介している下りの通信は光伝送路に限定されず、光信号あるいは電気信号、無線、有線その他いかなる通信形態であってもよい。

図２はこの発明の実施の形態１におけるサブキャリアアクセス制御、すなわち各ＯＮＵのサブキャリアと狭帯幅送信ＬＤ１１１４の送信キャリア光、およびＯＬＴの狭帯幅局発ＬＤ１１２５の局発光の周波数と強度の制御、を説明するための図である。図２において、横軸は光周波数、縦軸は上りＰＯＮ信号光の強度を示している。ここでは例えば、図１のそれぞれ送信機１１０１と受信機１１０５、送信機１１０２と受信機１１０６で示される２つのＯＮＵが確立済みのＯＮＵで、１１１１−１１１７の部分からなる送信機と下りＰＯＮ受信機１１０４で示されるＯＮＵが新規投入される場合を考える。

実線で表された多数のスペクトルピークは既存のＯＮＵの送信機(１１０１，１１０２)からの既存の確立済み上りＰＯＮサブキャリア、同じく実線で表された矢印が上記既存の送信機(例えば１１０１，１１０２)の狭線幅送信ＬＤ(１１１４に相当する)による既存の確立済み上りＰＯＮキャリア光源(送信光源)の周波数である。破線で表された低い強度のスペクトルピークは、例えば新規投入されるＯＮＵの送信機(１１１１−１１１７)からの新規投入中の上りＰＯＮのパイロットサブキャリア(新規投入サブキャリア)であり、同じく破線で表された矢印が上記新規投入されるＯＮＵの送信機の狭線幅送信ＬＤ１１１４による新規投入中の上りＰＯＮキャリア光源(送信光源)の周波数である。

ここで、サブキャリア変調器１１１１は、信号処理回路にＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)を用いることが実装効率上非常に有利であるが、その場合、基本的にそのＦＦＴ変換長の逆数に比例して決まるサブキャリアグリッド間隔のＮ倍(Ｎは整数)だけ上りＰＯＮキャリア光源周波数からシフトした周波数にサブキャリアを配置することができる。ＦＦＴを用いない場合でも信号処理回路の実装法に応じて制約条件は異なるものの、同様に上りＰＯＮキャリア光源周波数を基準としてそこからシフトした周波数にサブキャリアを配置することができる。

また、図２においては、各ＯＮＵの送信機の各々の上りＰＯＮキャリア光源周波数を上りＰＯＮ受信機(１１２１−１１２８)の狭線幅局発ＬＤ１１２５による局発光源の周波数に等しく揃えた場合の配置を簡明な構成例として示している。この場合、ＣＯＦ検出器１１２７において、新規投入中の上りＰＯＮキャリア光源周波数(破線矢印)の上りＰＯＮ受信機の局発光源周波数(実線矢印)に対する偏差が、サブキャリアグリッド間隔を単位として幾つの偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)(送信キャリア周波数偏差)に相当するかは、下記の式(１)、(２)により求めることができる。

Ｎ＿ｏｆｓ＝Ｎ＿ｒｘ−Ｎ＿ｔｘ (１)
Ｎ＿ｏｆｓ＝Ｎ’＿ｒｘ−Ｎ＿ｔｘ (２)

Ｎ＿ｔｘは、上りＰＯＮ送信機側のサブキャリア変調器１１１１において、新規投入中の上りＰＯＮのパイロットサブキャリア(破線の波)の自らの上りＰＯＮキャリア光源(１１１４)の周波数(破線矢印)からシフトさせた量のサブキャリアグリッド相当数を示す。
Ｎ＿ｒｘは、新規投入中の上りＰＯＮのパイロットサブキャリア(破線の波)の上りＰＯＮ受信サブキャリアグリッドの上りＰＯＮ受信機の局発光源(１１２５)の周波数に対する偏差量の受信サブキャリアグリッド相当数(Ｎ＿ｒｘ)を示す。
Ｎ’＿ｒｘは、新規投入中の上りＰＯＮのパイロットサブキャリア(破線の波)を含む新規投入サブキャリア系列と相関する誤りまたは誤り率変動が検出されたサブキャリアグリッドの上りＰＯＮ受信サブキャリアグリッドの上りＰＯＮ受信機の局発光源(１１２５)の周波数に対する偏差量に当たる誤り相関検出サブキャリアグリッド相当数(Ｎ’＿ｒｘ)を示す。
但し、各グリッド相当数(Ｎ＿ｔｘ、Ｎ＿ｒｘ、Ｎ’＿ｒｘ)は周波数増加方向を「＋」、減少方向を「−」とする。
なお、Ｎ＿ｔｘが送信サブキャリアグリッド情報、Ｎ＿ｒｘおよびＮ’＿ｒｘが受信サブキャリアグリッド情報となる。

また、ＣＦＯ検出器１１２７は、受信したサブキャリアに関してサブキャリアグリッド間隔単位あるいはそれよりさらに細かい分解能で送信キャリア周波数偏差を推定する。

図３は、この発明の実施の形態１における送信ＣＦＯ補償器１１１２のＣＦＯ補償および送信ＬＤ温度制御器１１１５のＬＤ温度制御の周波数特性の一例を示す図である。

図３において、横軸は制御応答周波数、縦軸は開ループ利得を示している。制御量が大きく取れる一方で応答速度を高速にすることが困難な温度制御系(ＬＤ温度制御)はＤＣ(周波数０)から低周波帯で積分制御動作させ、制御量が送信ＣＦＯ補償器１１１２の帯域に制限されるため大きく取れない一方で応答速度の高速な送信ＣＦＯ補償器１１１２をより高い周波帯で動作させることで良好な実装性を得ることができる。

すなわち、送信ＣＦＯ補償制御器１１１６は、低周波領域で送信ＬＤ温度制御器１１１５による制御量が優位、高周波領域で送信ＣＦＯ補償器１１１２による制御量が優位、となるよう制御する(すなわち送信ＣＦＯ補償器１１１２は、高周波領域で送信光源(１１１４)の温度制御より制御量が大きい)。

図４はこの発明の実施の形態１におけるサブキャリアクセス制御手順を示すフローチャートである。図４において、システム制御器１１２８からの下りの制御で、新規投入したＯＮＵの上りＰＯＮ送信機を起動させる(ステップＳ１)。次にシステム制御器１１２８からのサブキャリア割り当て情報等に従って、新規投入した上りＰＯＮ送信機の新規投入サブキャリアを予め定められたサブキャリアグリッド(Ｎ＿ｔｘ)、時間帯に割り当てる(ステップＳ２)。さらにパワー最小かつ変調度最大となるよう上りＰＯＮ送信機(外部光変調器１１１３)の初期化を行い、設定されたパワーと変調度によりパイロット信号系列(新規投入サブキャリア)を送信させる(ステップＳ３)。パワーと変調度の設定は、システム制御器１１２８からの制御信号(送信ＣＦＯ補償制御情報の利用も可)に従って、例えば外部光変調器１１１３の変調度を制御する。必要に応じて狭帯幅送信ＬＤ１１１４のパワーを制御してもよい。この新規投入サブキャリアの初期の信号強度は、既存サブキャリアと衝突が起きた場合に、例えば１．０ｅ−３といった、図示しないＦＥＣ(Forward Error Correction)における訂正限界以下となる誤り率しか生じさせない強度以下とする。ここにおいてＦＥＣは例えば、サブキャリア変調器１１１１の前段において送信データ系列に対して冗長性を持った誤り訂正符号化を行い、図示しない復号器においてはこの冗長性を利用することにより、受信データ系列の誤りを訂正するもので、ＦＥＣ訂正限界以下の誤り訂正前誤り率の受信符号に対し、この復号過程において例えば１／１００００００の誤り訂正後誤り率を得ることができ、最終的にユーザが転送し利用するデータ系列として実質的に誤りがないと見做される１０ｅ−９から１０ｅ−１５といった極めて低い誤り率を下回ることとなる。このため、既存サブキャリアとの衝突によるＦＥＣ訂正限界以下の訂正前誤り率の発生を前提とした光ネットワークシステムであっても、最終的にユーザが転送し利用するデータ系列の誤り訂正後誤り率は実質的に誤りがないと見做され許容される誤り率以下に抑えられる一方、この誤り訂正復号過程で得られる訂正前誤り率値を既存の通信を維持したままバックグラウンドで利用することができる。また、誤り率の替りに例えばＱ値を受信信号の誤りの程度を反映する受信品質情報として用いても同様の効果を得ることができる。ここでＱ値はサブキャリア復調器１１２３の符号判定閾値より細かい解像度の多値出力から容易に判定することができ、データ系列自体の誤り率が大きく悪化していない場合でも、受信品質の変化を敏感に検出することができる。

ＯＬＴ側のＣＦＯ検出器１１２７において、何れかのサブキャリアグリッドにてパイロット信号系列(新規投入サブキャリア)が検出されると(ステップＳ４)、受信サブキャリアと判定し、そのグリッドからＮ＿ｒｘ(受信サブキャリアグリッド情報)を求め(ステップＳ５)、上記式(１)よりＮ＿ｏｆｓ(送信キャリア周波数偏差である偏差サブキャリアグリッド数)を推定する。Ｎ＿ｔｘ(送信サブキャリアグリッド情報)はシステム制御器１１２８の例えばサブキャリア割り当て情報から得る(ステップＳ６)。そしてＮ＿ｏｆｓが新規投入サブキャリアの既存サブキャリアとの有害な衝突を回避するための所定範囲内の値より小さければ(例えばグリッドを跨がない程度の偏差、または絶対値が半グリッド(０．５グリッド)分未満)(ステップＳ７)、キャリア周波数の粗調整完了とする(ステップＳ８)。

また、ステップＳ４でパイロット信号系列が検出されない場合でも、パイロット信号系列と相関したシンボル誤り(衝突による誤り)または誤り率変動が検出されると(ステップＳ９)、受信サブキャリアの存在を判定し、そのグリッドからＮ’＿ｒｘ(受信サブキャリアグリッド情報)を求め(ステップＳ５)、上記式(２)よりＮ＿ｏｆｓ(送信キャリア周波数偏差である偏差サブキャリアグリッド数)を推定し(ステップＳ６)、以降、ステップＳ７，Ｓ８を行う。

パイロット信号系列もパイロット信号系列と相関したシンボル誤りまたは誤り率変動も検出されなかった場合(ステップＳ９)は、未試行の送信サブキャリアグリッドの有無を判定し(ステップＳ１０)、未試行の送信サブキャリアグリッドがあれば、送信サブキャリアグリッドを更新して(ステップＳ１３)、ステップＳ４からパイロット信号系列の検出を始める。未試行の送信サブキャリアグリッドがなければ、システム制御器１１２８が変調器出力を増加(信号強度増加)させる制御信号(送信ＣＦＯ補償制御情報等を含む)を生成して新規投入ＯＮＵの送信機制御器１１１７に送る(ステップＳ１１)。新規投入ＯＮＵの送信機は新たな制御信号に従って変調器出力を設定して再度、パイロット信号系列を送信する。ＯＬＴ側のＣＦＯ検出器１１２７はステップＳ４から再度、パイロット信号系列の検出を始める。なお、ステップＳ１１で変調器出力を増加させた後、例えば内蔵するメモリに送信サブキャリアグリッドの試行履歴を採っている場合には該試行履歴をクリアする(ステップＳ１２)。

またステップＳ７でＮ＿ｏｆｓが上記所定範囲内の値にない場合には、システム制御器１１２８が、新規投入ＯＮＵの上りＰＯＮ送信機の波長制御量を更新する制御信号(送信ＣＦＯ補償量情報等)を生成して新規投入ＯＮＵの送信機制御器１１１７に送る(ステップＳ１４)。新規投入ＯＮＵの送信機は新たな制御信号に従った設定に従って再度、パイロット信号系列を送信する(ステップＳ３)。ＯＬＴ側のＣＦＯ検出器１１２７はステップＳ４で再度、パイロット信号系列の検出を行う。

ここでパイロット信号に相関したシンボル誤りの発生率または誤り率変動はシステム上許容できる程度に低くなるよう初期のパイロット信号強度は十分低くし、またパイロット信号強度を引き上げる際にも同様にシンボル誤りの発生率または誤り率変動がシステム上許容できる程度に抑えられるよう徐々に変化させることで、既存サブキャリアに許容以上の誤りが生じることを回避できる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。サブキャリア変調器１１１１は送信データ系列信号と、変調器制御信号であるサブキャリア割り当て情報とを受け、サブキャリア割り当て情報に従って送信データ系列信号である送信データ系列またはパイロット信号のような同期・同調制御情報が載せられたサブキャリア多重変調電気信号を出力する。サブキャリア多重変調電気信号は、送信ＣＦＯ補償器を経ずに直接、外部光変調器１１１３に入力され、サブキャリア多重変調電気信号により送信キャリア光に変調が施された後、送信光信号である上りＰＯＮ信号(サブキャリア多重光信号)として光伝送路Ｌ１へ出力される。送信ＣＦＯ補償器が省かれている点以外はこの発明の実施の形態１と同様でよい。

このように構成することで送信ＣＦＯ補償器１１１２を省略でき、回路サイズと消費電力(送信ＣＦＯ補償器１１１２は消費電力が大きい)が削減でき、また、外部光変調器１１１３における変調度を上げることができるため送信信号強度を上げることができ、結果としてパワーロスバフェットを大きくすることができる。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。この実施の形態では、各ＯＮＵ側でサブキャリア変調器１１１１の代わりに、送信ＣＦＯ補償器１１１２と組み合わされてＩＦＤＭ変調器を構成し、周波数領域において一定のグリッド間隔でインタリーブ配置されたサブキャリア信号を変調する反復多重器１１３１が設けられ、送信ＣＦＯ補償器１１１２が送信ＣＦＯ補償器の機能を担うと同時に前記インタリーブ配置されたサブキャリア信号を所定のグリッド位置にシフトさせるＩＦＤＭ変調器の後段部機能を構成する。またこれに対応して、ＯＬＴ側ではサブキャリア復調器１１２３の代わりに、受信ＣＦＯ補償器１１２２と組み合わされ前記インタリーブ配置されたサブキャリア信号を時間領域信号に復調するＩＦＤＭ復調器の後段部機能を構成する反復分離器１１４３が設けられ、受信ＣＦＯ補償器１１２２が受信ＣＦＯ補償器の機能を担うと同時に前記所定のグリッド位置にシフトされたインタリーブ配置サブキャリア信号を再度当初の位置にシフトするＩＦＤＭ復調器の前段部機能を構成する。これにより、変調側、復調側でそれぞれに、ＩＦＤＭ回路の回転子演算器にＣＦＯ補償器を流用することにより、回路規模、消費電力を削減することができる。

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。上記各実施の形態では、受信ＣＦＯ補償器１１２２のためのＣＦＯ検出器１１２７により送信キャリア周波数偏差である偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)を推定している。これに対しこの実施の形態４では、システム制御器１１２８の制御によりこの発明の制御のために専門に設けた第２のＣＦＯ検出器１１５７で、ＣＦＯ補償後のサブキャリア多重復調電気信号を電気的に復調したサブキャリア多重電気復調信号であるサブキャリア復調器１１２３の出力する複素周波数領域情報から受信パイロット系列の検出を行って受信サブキャリアグリッド情報を求めることにより、簡易的にＣＦＯ検出、すなわち偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)の検出を行うようにした。

実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５によるＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。送信ＣＦＯ補償器１１１２を含まない上記実施の形態２、４において、光変調部としての外部光変調器１１１３と送信光源としての狭帯域送信ＬＤ１１１４を、ＬＤの駆動電流にて直接電気信号から変調光信号を生成する光変調部および送信光源としての直接変調送信ＬＤ１１１８にて代替したもので、発光キャリア周波数は例えば内蔵された温度調節機構を介して制御することができ、より簡易で安価な構成で同様の効果を得ることができる。

なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の特徴の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。

以上により、この発明においては、ＯＮＵ新規投入時等におけるサブキャリア初期投入時のＯＮＵの送信機の狭線幅送信光源およびそれに由来するサブキャリアの初期投入周波数精度の条件を緩和することができる。

すなわち、この発明の実施の形態１〜５では図４に示した制御により、図２に示す送信キャリア周波数偏差である偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)を小さくして、図２の破線矢印で示された新規投入ＯＮＵの上りＰＯＮキャリア光源周波数を、実線矢印で示された上りＰＯＮ受信機の局発光源周波数および既存のＯＮＵのＰＯＮキャリア光源周波数に近づけて光源の周波数を共通にすることで、各光源の周波数および該各光源を光源として生成されたサブキャリアの周波数のそれぞれの精度の条件を緩和することができる。なお、ここではすべてのＯＮＵに対して共通のＰＯＮキャリア光源周波数を与えることとしているが、必ずしも全てのＯＮＵにおいてＰＯＮキャリア光源周波数を等しくする必要はなく、例えば、半数のＯＮＵのキャリア光源周波数を局発ＬＤ１１２５より１０ＧＨｚ小さい周波数、残り半数のＯＮＵのキャリア光源周波数を局発ＬＤ１１２５より１０ＧＨｚ大きい周波数とし、各々のキャリア光源周波数グループ毎に同様の制御を行ってもよく、その場合には狭帯域送信ＬＤ１１１４の送信キャリア光源周波数と局発ＬＤ１１２５の光源周波数の周波数差が所望の値になるようになればよく、これは偏差サブキャリアグリッド数(Ｎ＿ｏｆｓ)の収束目標を０ではなく例えば＋１００と−１００といった値とすればよい。また、前記キャリア光源周波数グループは単一のＯＮＵで構成されてもよい。

産業上の利用の可能性

この発明によるサブキャリアアクセス制御装置、光ネットワークシステムおよび光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御方法は、多くの分野のＰＯＮシステムを初めとする光ネットワークシステムに適用することができる。

１００１、１００２ＰＯＮカプラ、１１０１，１１０２、１００３送信機、１１０４，１１０５，１１０６受信機、１１１１サブキャリア変調器、１１１２送信ＣＦＯ補償器、１１１３外部光変調器、１１１５送信ＬＤ温度制御器、１１１６送信ＣＦＯ補償制御器、１１１７送信機制御器、１１１８直接変調送信ＬＤ、１１２１光復調器、１１２２受信ＣＦＯ補償器、１１２３サブキャリア復調器、１１２４サブキャリア位相補償器、１１２７ＣＦＯ検出器、１１２８システム制御器、１１３１反復多重器、１１４３反復分離器、１１５７第２のＣＦＯ検出器。

Claims

各端末側装置から送信され光伝送路途中の受動的光学素子により多重化されたサブキャリア多重光信号を局側装置で受信する光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御装置であって、
受信された前記サブキャリア多重光信号に基づいて、割り当てられたサブキャリアとの周波数偏差を示す送信ＣＦＯ補償制御情報を求めるシステム制御器と、
前記送信ＣＦＯ補償制御情報に基づいて、送信される前記サブキャリア多重光信号のキャリア周波数オフセット補償を行うキャリア周波数オフセット補償部と、
を備えたことを特徴とするサブキャリアアクセス制御装置。
各端末側装置から送信され光伝送路途中の受動的光学素子により多重化されたサブキャリア多重光信号を局側装置で受信する光ネットワークシステムであって、
前記各端末側装置のＰＯＮ送信機が、
前記局側装置からの送信ＣＦＯ補償制御情報とサブキャリア割り当て情報を受けて送信機の制御を行う送信機制御器と、
前記サブキャリア割り当て情報に従ってサブキャリア多重変調電気信号を生成するサブキャリア変調器と、
送信キャリア光を発生する送信光源と、
前記サブキャリア多重変調電気信号により前記送信光源の送信キャリア光を変調し前記サブキャリア多重光信号を生成する光変調部と、
前記送信ＣＦＯ補償制御情報に従って少なくとも前記送信光源の温度制御によりキャリア周波数オフセット補償を行うキャリア周波数オフセット補償部と、
を含み、
前記局側装置が、
局発光源と、
前記サブキャリア多重光信号を受け前記局発光源の局発光からサブキャリア多重復調電気信号を生成する光復調器と、
前記サブキャリア多重復調電気信号に基づく受信サブキャリアグリッド情報Ｎ＿ｒｘと、前記サブキャリア割り当て情報から得られる送信サブキャリアグリッド情報Ｎ＿ｔｘにより前記各ＰＯＮ送信機の偏差サブキャリアグリッド数Ｎ＿ｏｆｓを求めるＣＦＯ検出器と、
前記サブキャリア割り当て情報を発生すると共に、前記偏差サブキャリアグリッド数Ｎ＿ｏｆｓから求めた前記送信ＣＦＯ補償制御情報と前記サブキャリア割り当て情報を前記ＰＯＮ送信機の送信機制御器に送って送信キャリア周波数偏差補償制御を行うシステム制御器と、
を含み、端末側装置の新規投入時に、
前記ＣＦＯ検出器が新規投入サブキャリアに対し前記偏差サブキャリアグリッド数Ｎ＿ｏｆｓを求め、
前記システム制御器が前記偏差サブキャリアグリッド数Ｎ＿ｏｆｓを所定範囲の内の値に小さくするための前記送信ＣＦＯ補償制御情報を新規投入された端末側装置へ送り、
前記キャリア周波数オフセット補償部が前記送信ＣＦＯ補償制御情報に従って前記新規投入サブキャリアのキャリア周波数オフセット補償を行って既存の前記端末側装置の既存サブキャリアとの衝突を回避する、
ことを特徴とする光ネットワークシステム。
前記システム制御器は、前記新規投入サブキャリアの送信サブキャリアグリッド情報を順次更新して送信キャリア周波数偏差補償制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
前記送信機制御器は、前記新規投入サブキャリアの初期の信号強度を、既存サブキャリアと衝突が起きた場合に、所定値以下となる誤り率しか生じさせない強度以下とすることを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
前記ＣＦＯ検出器は、前記新規投入サブキャリアとの衝突による誤りを検出した受信サブキャリアグリッド情報と送信サブキャリアグリッド情報から前記偏差サブキャリアグリッド数を推定することを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
前記ＣＦＯ検出器は、前記新規投入サブキャリアおよび前記新規投入サブキャリアとの衝突による誤りを検出しなかった場合、前記システム制御器が前記新規投入サブキャリアの送信サブキャリアグリッドを異なる値に更新した後、前記新規投入サブキャリアおよび前記新規投入サブキャリアとの衝突による誤りの検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
前記ＣＦＯ検出器は、前記新規投入サブキャリアおよび前記新規投入サブキャリアとの衝突による誤りを検出しなかった場合、前記システム制御器が前記新規投入サブキャリアの信号強度を初期より引き上げた後、改めて前記新規投入サブキャリアおよび前記新規投入サブキャリアとの衝突による誤りの検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
前記キャリア周波数オフセット補償部は、前記サブキャリア多重変調電気信号に対して周波数シフト補償を行う送信ＣＦＯ補償器を含み、前記送信ＣＦＯ補償器と前記送信光源の温度制御を併用してキャリア周波数オフセット補償を行うことを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
前記送信ＣＦＯ補償器は、高周波領域で前記送信光源の温度制御より制御量が大きいことを特徴とする請求項８に記載の光ネットワークシステム。
前記サブキャリア変調器の代わりに、前記送信ＣＦＯ補償器と組み合わされてＩＦＤＭ変調器を構成する反復多重器を含み、前記送信ＣＦＯ補償器がＩＦＤＭ変調器に流用されることを特徴とする請求項９に記載の光ネットワークシステム。
前記システム制御器から前記送信機制御器への制御情報の伝達が前記光伝送路を介して行われることを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
各端末側装置から送信され光伝送路途中の受動的光学素子により多重化されたサブキャリア多重光信号を局側装置で受信する光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御方法であって、
受信された前記サブキャリア多重光信号に基づいて、割り当てられたサブキャリアとの周波数偏差を示す送信ＣＦＯ補償制御情報を求めるシステム制御工程と、
前記送信ＣＦＯ補償制御情報に基づいて、送信される前記サブキャリア多重光信号のキャリア周波数オフセット補償を行うキャリア周波数オフセット補償工程と、
を備えたことを特徴とする光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御方法。
端末側装置の新規投入時に、
新規投入された端末側装置の新規投入サブキャリアの受信サブキャリアグリッド情報Ｎ＿ｒｘと送信サブキャリアグリッド情報Ｎ＿ｔｘから偏差サブキャリアグリッド数Ｎ＿ｏｆｓを推定するＣＦＯ検出工程と、を備え、
前記システム制御工程は、前記偏差サブキャリアグリッド数Ｎ＿ｏｆｓを所定範囲の内の値に小さくするための前記送信ＣＦＯ補償制御情報を新規投入された端末側装置へ送り、
前記キャリア周波数オフセット補償工程は、前記送信ＣＦＯ補償制御情報に従って前記新規投入サブキャリアのキャリア周波数オフセット補償を行って既存の前記端末側装置の既存サブキャリアとの衝突を回避する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の光ネットワークシステムのサブキャリアアクセス制御方法。