JP5479447B2

JP5479447B2 - 複数の波長分割多重型受動光ネットワーク（ｗｄｍ−ｐｏｎｓ）のための保護された光源

Info

Publication number: JP5479447B2
Application number: JP2011501071A
Authority: JP
Inventors: ハベル，リチャード; ビーロバーツ，キム
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: BRPI0909474A2; JP2011517530A; EP2274843A4; US8170418B2; US20090245799A1; CN101981834A; WO2009117822A1; US20120189309A1; KR20110004406A; EP2274843A1; JP2014099915A; US8340524B2

Description

〈関連出願への相互参照〉
本願は、2008年3月28日に出願された米国仮特許出願第61/040,224号に基づき、その利益を主張するものであり、その内容全体はここに参照によって組み込まれる。

〈マイクロフィッシュ添付〉
該当なし。

〈技術分野〉
本発明は、受動光ネットワークに、より詳細には、複数の波長分割多重型受動光ネットワーク（WDM-PONS: Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Networks）のための保護された光源に関する。

受動光ネットワーク（PON）は、ポイント・ツー・マルチポイントのネットワーク・アーキテクチャであり、電源を受けない光学式スプリッターを使って、単一の光ファイバーが複数の構内（premise）にサービスを提供できるようにする。PONは典型的には、それぞれが消費者装置へのインターフェースを提供する複数（典型的には32〜128）の光ネットワーク端末（ONT: Optical Network Terminal）に接続されたサービス・プロバイダーの中央オフィスにおける光回線端末（OLT: Optical Line Terminal）を含む。

動作では、下り信号がOLTからONTに、共有ファイバー・ネットワーク上でブロードキャストされる。各ONTが自分に宛てられた信号だけを受信できることを保証するために、暗号化などのさまざまな技法が使用できる。上り信号は、「衝突」を防ぐよう時分割多重アクセス（TDMA: time division multiple access）のような多重アクセス・プロトコルを使って、各ONTからOLTに送信される。

波長分割多重化PONすなわちWDM-PONは、受動光ネットワークの一つの型であって、エンドユーザーに利用可能な上りおよび／または下りの帯域幅を増すために、複数の光波長が使われる。図１は、典型的なWDM-PONシステムを例解するブロック図である。図１に見られるように、OLT ４は複数のトランシーバ６を有し、各トランシーバは、それぞれの波長チャネルで光信号を送信および受信するために光源（light source）８および検出器１０を含む。OLT ４はさらに、光源８からの光および検出器１０への光を単一の光ファイバー１４上に組み合わせる光合成器／スプリッター１２を有する。光源８は、所望に応じて直接レーザー変調または外部変調器（図示せず）を使って所望の波長でデータを送信するための、たとえば分散フィードバック（DFB: distributed feed-back）レーザーのような通常のレーザー・ダイオードであってもよい。検出器１０は、たとえば、ネットワークを通じて受信された光信号を検出するPINダイオードであってもよい。光マルチプレクサ／デマルチプレクサ（MUX/DEMUX）１６（たとえば薄膜フィルタ――TFF［Thin-Film Filter］――のような）が、各トランシーバ６と光ファイバー幹線１８との間で光を結合するために使われる。一つまたは複数の受動光パワー・スプリッター（図示せず）を含んでいてもよい。

一つまたは複数の顧客サイトにサービスする受動リモート・ノード（remote node）２０は、光幹線ファイバー１８からの波長チャネル（λ１……λｎ）を多重分離するための光マルチプレクサ／デマルチプレクサ２２を含む。各波長チャネルは次いで適切なブランチ・ポート２４にルーティングされる。ブランチ・ポート２４は、それぞれの顧客構内において一つまたは複数の光ネットワーク端末（ONT）２８を有するそれぞれのWDM-PONブランチ２６をサポートする。図１のWDM-PONでは、ブランチ２６ａの一つは、たとえば当技術分野においてよく知られている時分割多重アクセス方式を使って共通の上りリンクおよび下りリンクの波長チャネルを共有する一対のONT ２８を含む。典型的には、各ONT ２８は光源３０、検出器３２および合成器／スプリッター３４を含み、そのすべては典型的にはOLT ４における対応するトランシーバ６のものをミラーする仕方で構成され、動作する。

典型的には、WDM-PONの波長チャネル（λ１……λｎ）はそれぞれのチャネル・グループまたはバンドに分割される。各チャネル・グループまたはバンドは、所与の方向での信号伝達のために指定されている。たとえば、Cバンド（たとえば1530〜1565nm）の諸チャネルは、各ONT ２８からOLT ４に送信される上りリンク信号に割り当てられていてもよく、Lバンド（たとえば1565〜1625nm）の諸チャネルはOLT ４から各ブランチ２６上のONT（単数または複数）２６への下りリンク信号に割り当てられていてもよい。そのような場合、OLTトランシーバ６およびONT ２８６内のそれぞれの光合成器／スプリッター１２、３４は、普通、当技術分野でよく知られている受動光フィルタとして提供される。

図１に示されるWDM-PONはたとえば、非特許文献１から知られている。この構成では、各ブランチ２６は、OLT ４からブランチ２６に送信される下りリンク信号のためのLバンド・チャネルとブランチ２６のONT（単数または複数）２８からOLT ４に送信される上りリンク信号のためのCバンド・チャネルとを含む波長チャネルの所定の対を割り当てられる。OLT ４内のマルチプレクサ／デマルチプレクサ１６は、各ブランチ２６の選択された諸チャネルをトランシーバ６の対応するものに結合させる。結果として、ONTの各トランシーバ６はブランチ２６の一つに関連付けられ、ONT ４とそのブランチ２６のONT（単数または複数）２８との間の上りリンクおよび下りリンクの信号伝達を制御する。各トランシーバ６およびONT ２８は、反射性半導体光増幅器（reflective semiconductor optical amplifiers）；注入ロック式ファブリ・ペロ・レーザー（injection-locked Fabry-Perot lasers）；反射性電気吸収変調器（reflective electro-absorptive modulators）および反射性マッハ・ツェンダー変調器（reflective Mach-Zehnder modulators）といった反射性光源８、３０を使うことによって「無色（colorless）」にされる。この構成では、各光源８、３０は、それぞれの下りリンク／上りリンク光信号を生成するために使われる「シード」光を必要とする。図１のシステムでは、下りリンク信号用のシード光は、Lバンド光サーキュレータ３６を介してLバンド広帯域光源（BLS: broadband light source）３４によって与えられる。同様に、上りリンク信号用のシード光は、Cバンド光サーキュレータ４０を介してCバンド広帯域光源（BLS）３８によって与えられる。当技術分野で知られているように、BLS ３４および３８は、発光ダイオード（LED: Light Emitting Diode）のような連続スペクトルを生成する広帯域の発光源であってもよいし、あるいは複数の狭帯域光を生成する多周波数レーザー源であってもよい。

WDM-PONは、ファイバー幹線１８およびBLS ３４、３８がネットワーク全体における単一障害点（single points of failure）をなすという限界を受ける。これらのコンポーネントのどれか一つに傷害があると、事実上、全加入者が切断される。

Shin, DJ et al, "Low Cost WDM PON With Colorless Bidirectional Transceivers", Journal of Lightwave Technology, Vol.24, No.1, January 2006

WDM-PON保護を実装するための典型的な方法は、図１のWDM-PONシステムを重複させ、両方のシステムを同じONT ２６に接続させることである。光源保護を提供するそれほど高価でない代替は図２に示されている。図２のシステムでは、LバンドおよびCバンドのBLS ３４および３８は、図２に示されるように、各BLSを重複させ、光スイッチ４６を使って（上りリンクおよび下りリンク両方のシード光について）二つのBLSのうちの選択されたものから光をルーティングすることによって保護される。この構成はLバンドおよびCバンドの光源の保護を提供するものの、OLT ４のコストおよび複雑さを著しく増しもする。

本発明のある側面は、少なくとも二つの波長分割多重型受動光ネットワーク（WDM-PON）のためのシード光を生成する保護された光源を提供する。保護された光源は、N≧2個の入力ポートおよびM≧2個の出力ポートを有する光カプラを含む。各出力ポートは、一つまたは複数のWDM-PONのそれぞれのセットにシード光を供給するよう光学的に接続されている。光カプラの各入力ポートには、それぞれの多波長光源（MWLS: multi-wavelength light source）が、シード光を供給するよう光学的に結合される。制御ユニットは、各多波長光源（MWLS）の動作を制御する。

本発明の利点は、各MWLSからすべてのWDM-PONへの光の分配が完全に受動的であるということである。これはコストを軽減し、信頼性を改善する。さらに、単一の保護された光源が効率的にシード光を複数のWDM-PONに供給できる。これは、従来式の解決策に比べ、各WDM-PONのコストを上げることなく、より高品質の（よってより高価な）MWLSが使用されることを許容する。

本発明のさらなる特徴および利点は、付属の図面と併せて読まれるべき以下の詳細な記述から明白になるであろう。

従来技術において知られている通常のWDM-PONを概略的に示すブロック図である。図１のWDM-PONのファイバー幹線および広帯域光源を保護するための従来式の技法を概略的に示すブロック図である。本発明の代表的な実施形態に基づく、複数のWDM-PONのための保護された多波長光源を概略的に示すブロック図である。ａ、ｂ、ｃは、図３の実施形態において使用可能なそれぞれの多波長光源を概略的に示す図である。図３に示される型の保護された多波長光源を使って供給されるWDM-PONの光回線端末を概略的に示すブロック図である。

付属の諸図面を通じて、同様の特徴は同様の参照符号によって同定されることを注意しておく。

本発明は、複数のWDM-PONのための保護された多波長光源を提供する。代表的な実施形態を、図３〜図５を参照しつつ以下に述べる。

図３を参照すると、保護された光源（protected light source）４８は、二つの入力ポートおよび二つの出力ポートをもつ2×2の3dB光カプラ５２のそれぞれの入力ポートに光学的に接続された一対の多波長光源（MWLS）５０を有する。光カプラ５２の出力ポート５４のそれぞれは、一つまたは複数のWDM-PON ２からなる対応する組にシード光を供給するよう接続される。好適なソフトウェアを実行するマルチプロセッサを含んでいてもよいコントローラ・ユニット５５が、各MWLS ５０の動作を制御する。

図４のａ〜ｃは、本発明の保護された光源４８において使用されうるようなそれぞれのMWLS ５０を示している。図４のａの実施形態では、MWLS ５０は、一組の狭帯域光源５６を有し、各狭帯域光源は、WDM-PON ２の波長チャネルのうちの所定の一つの波長に対応する中心波長をもつ狭帯域の連続波（CW: continuous wave）光５８を生成するよう駆動される。各光源５６は、たとえば分散フィードバック（DFB）レーザーのような通常のレーザー・ダイオードであってよいが、これは本質的ではない。ファブリ・ペロ・レーザー、分散ファブリ・ペロ共振器、受動モード・ロック・バルク・レーザー、能動モード・ロック・ファイバー・レーザーおよびデュアル・ビート・レーザーといった他の狭帯域光源を使用してもよい。光MUX ６０（たとえば薄膜フィルタ――TFF――のような）が、各光源５６からのCW光５８を組み合わせて、概括的に６４において示されるスペクトルをもつWDMシード光６２にするために使われる。望むなら、WDMシード光６２の光強度を増すために、光増幅器６６（たとえばエルビウム添加ファイバー増幅器［Erbium Doped Fibre Amplifier］――EDFA――のような）を使用してもよい。

図４のｂの実施形態では、MWLS ５０は、WDM-PON ２のチャネル帯域のうちの所定の一つの波長に一致する帯域幅をもつ広帯域の連続波（CW）光７０を生成するよう駆動される広帯域光源６８を有する。たとえば、CW光７０の帯域幅は、WDM-PON ２のCバンドまたはLバンド・チャネルのうちの一つと一致してもよい。望むなら、広帯域光源６８は、増幅された自発発光（ASE: Amplified Spontaneous Emission）を生成するエルビウム添加ファイバー増幅器（EDFA）またはスーパールミネッセント発光ダイオード（LED）の好適なスペクトル応答をもつものであってもよいが、これは本質的ではない。くし形フィルタ７２（たとえば、薄膜フィルタ――TFF――のような）がCW光７０をフィルタリングして、概括的に７６で示されるスペクトルをもつWDMシード光７４を生成するために使われる。図４のａの実施形態の場合と同様、くし形フィルタ７２から出力されるWDMシード光７４は、複数の狭帯域CW光を含み、各狭帯域光源は、WDM-PON ２の波長チャネルのうちの所定の一つの波長に対応する中心波長をもつ。ここでもまた、望むなら、WDMシード光６２の光強度を増すために光増幅器６６（たとえばエルビウム添加ファイバー増幅器――EDFA――のような）が使用されてもよい。

図４のｃは、MWLS ５０が上述したように広帯域の連続波（CW）光７０を生成するよう駆動される広帯域光源６８を有するさらなる代替を示している。ただし、この場合は概括的に７８で示されるスペクトルをもつ広帯域CW光７０は、４ポート3dB光カプラ５２に直接出力される。望むなら、広帯域CW光７０の光強度を増すために光増幅器６６（たとえばエルビウム添加ファイバー増幅器――EDFA――のような）が使用されてもよい。この実施形態は、各トランシーバ６および２８に狭帯域シード光が供給されるよう必要とされるフィルタリングを与えるのに、各WDM-PON ２のMUX １６および２２（図１および図２）に頼る。

2×2の3dB光カプラは当技術分野において既知である。実際、たいていの市販の3dB光強度スプリッター／合成器は実際に、二つの入力ポートのいずれか一つに注入された光が二つの出力ポートの両方の間で均等に配分される2×2デバイスである。本発明では、この事実が活用され、いずれかの入力に接続されたMWLS ５０からのシード光が、光カプラ５２の下流に接続された諸WDM-PON ２のすべてのシードとなるようにされる。よって、コントローラ５５は、二つのMWLS ５０のうちの一つを「作動中」MWLSとして指定し、他方のMWLS ５０を「保護」MWLSとして指定することができる。すると、「作動中」MWLSの故障からの回復は、単に、（故障した）「作動中」MWLSを無効にしながら、同時に、「保護」MLWSを有効にすることによって達成できる。理解されうるように、コントローラ・ユニット５５は、高速でこの動作を容易に実行できる。保護切り換え機能を容易にするために光学的なスイッチングは必要とされないので、光スイッチの存在に伴う光損失は回避される。同様に、４ポート3dB光カプラ５２の出力ポート５４はいずれも一組のWDM-PON ２に結合されるので、任意の所与のMWLS ５０によって出力されるシード光のすべてが使われる。よって、光カプラの使用に通常付随する3dBの光ペナルティも回避される。

好ましい諸実施形態では、それぞれの保護された光源４８がWDM-PON ２にCバンドおよびLバンドのシード光を供給するために設けられる。図５に見られるように、WDM-PON ２のそれぞれは、図１に示されるものとトポロジー的には同様であることができる。ただし、各WDM-PON ２のそれぞれの光回線端末（OLT）４が自分のCバンドおよびLバンドシード光源３４、３８（図１参照）をもたないという点を除いてである。その代わりに、WDM-PON ２のすべてのためのCバンドおよびLバンドのシード光がそれぞれのCバンドおよびLバンドの保護された光源４８から得られる。この構成は、それぞれが対応するWDM-PON ２をホストする複数のOLT ４を有するネットワーク・ノードにおいて特に有益である。そのようなネットワーク・ノードは典型的には一つまたは複数の棚に編成され、各棚（shelf）が複数（たとえば16またはそれ以上）のOLTを含む。この応用では、所与の棚上の全OLT ４にシード光を提供するために共通の保護された光源４８を使うことができる。いくつかの実施形態では、二つ以上の棚のOLT ４にシード光を提供するために共通の保護された光源４８が使用されてもよい。さらなる実施形態では、異なる中央オフィスにあるOLT ４にシード光を提供するために共通の保護された光源４８が使用されてもよい。

理解されうるように、複数のONT ４に共通の保護された光源４８がシード光を供給するので、光源４８のコストも関係するWDM-PON ２のすべてにわたって分担することができる。結果として、図１および図２に示されたように各OLT ４が自身のシード光源３４、３８を有する構成において経済的に可能なよりも、より高い品質の（よってより高価な）コンポーネントを保護された光源４８において使用することが可能である。

以上の記述では、2×2の3dBカプラ５２が二つのMWLS ５０から複数のWDM-PONにシード光を分配するために使われている。当業者は、本発明から外れることなく、他の受動合成器／スプリッター・デバイスが使用されてもよいことを認識するであろう。実際、カプラ５２は、N個の入力ポートのうちの任意のものからの光がM個の出力ポートのそれぞれに均等に配分される任意の受動N×Mカプラとして提供されてもよい。図３〜図５を参照して述べた上記の例では、N＝M＝2であるが、N≧2およびM≧2の任意のカプラが使用できる。N＝Mであることは必要ない。

上記の本発明の実施形態は、単に例示的であることが意図されている。よって、本発明の範囲は、付属の請求項の範囲によってのみ限定されることが意図されている。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
少なくとも二つの波長分割多重型受動光ネットワーク（WDM-PON）のためのシード光を生成する保護された光源であって、当該保護された光源は：
N個の入力ポートおよびM個の出力ポートを有する光カプラであって、NおよびMは2以上の整数であり、各出力ポートは、一つまたは複数のWDM-PONからなる対応する組にシード光を供給するよう光学的に接続されている、光カプラと；
前記光カプラの各入力ポートにシード光を供給するよう光学的に結合されている、それぞれの多波長光源（MWLS）と；
各多波長光源（MWLS）の動作を制御するコントローラとを有する、
保護された光源。
〔態様２〕
態様１記載の保護された光源であって、各MWLSは複数の狭帯域シード光を含む波長分割多重（WDM）されたシード光を出力し、各狭帯域シード光は各WDM-PONのそれぞれのチャネルに対応する、保護された光源。
〔態様３〕
態様１記載の保護された光源であって、各MWLSは各WDM-PONのそれぞれのチャネル帯域に対応する帯域幅をもつ広帯域シード光を出力する、保護された光源。
〔態様４〕
態様１記載の保護された光源であって、第一のMWLSは作動中MWLSであり、第二のMWLSは保護MWLSである、保護された光源。
〔態様５〕
前記コントローラは、少なくとも前記保護MWLSを有効にすることによって、前記作動中MWLSの故障に対応する、態様４記載の保護された光源。
〔態様６〕
前記コントローラは、前記動作中MWLSを無効にすることによって、前記作動中MWLSの故障にさらに対応する、態様５記載の保護された光源。
〔態様７〕
二つ以上の波長分割多重型受動光ネットワーク（WDM-PON）をホストするネットワーク・ノードであって、WDM-PONのうちの少なくとも二つからなる組のためのシード光を生成するよう態様１記載の保護された光源を有する、ネットワーク・ノード。
〔態様８〕
前記WDM-PONの組の上りリンクチャネルのためのシード光を生成する第一の保護された光源と、前記WDM-PONの組の下りリンクチャネルのためのシード光を生成する第二の保護された光源とを有する、態様７記載のネットワーク・ノード。

Claims

少なくとも二つの波長分割多重型受動光ネットワーク（WDM-PON）のためのシード光を生成する保護された光源であって、当該保護された光源は：
N個の入力ポートおよびM個の出力ポートを有する光カプラであって、NおよびMは2以上の整数であり、各出力ポートは、一つまたは複数のWDM-PONからなる対応する組にシード光を供給するよう光学的に接続されている、光カプラと；
前記光カプラの各入力ポートにシード光を供給するよう光学的に結合されている、それぞれの多波長光源（MWLS）と；
各多波長光源（MWLS）の動作を制御するコントローラとを有しており、
第一のMWLSは作動中MWLSであり、第二のMWLSは保護MWLSである、
保護された光源。
請求項１記載の保護された光源であって、各MWLSは複数の狭帯域シード光を含む波長分割多重（WDM）されたシード光を出力し、各狭帯域シード光は各WDM-PONのそれぞれのチャネルに対応する、保護された光源。
請求項１記載の保護された光源であって、各MWLSは各WDM-PONのそれぞれのチャネル帯域に対応する帯域幅をもつ広帯域シード光を出力する、保護された光源。
前記コントローラは、少なくとも前記保護MWLSを有効にすることによって、前記作動中MWLSの故障に対応する、請求項１記載の保護された光源。
前記コントローラは、前記動作中MWLSを無効にすることによって、前記作動中MWLSの故障にさらに対応する、請求項４記載の保護された光源。
二つ以上の波長分割多重型受動光ネットワーク（WDM-PON）をホストするネットワーク・ノードであって、WDM-PONのうちの少なくとも二つからなる組のためのシード光を生成するよう請求項１記載の保護された光源を有する、ネットワーク・ノード。
前記WDM-PONの組の上りリンクチャネルのためのシード光を生成する第一の保護された光源と、前記WDM-PONの組の下りリンクチャネルのためのシード光を生成する第二の保護された光源とを有する、請求項６記載のネットワーク・ノード。