JP5650616B2 - 光送受信装置の制御方法、光送受信装置、及び光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光送受信装置を省電力化する制御方法、その光送受信装置、及びこれを備える光通信システムに関する。

光アクセスシステムの代表的な網構成として、加入者側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｕｎｉｔ：ＯＮＵ）と局側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ ｌｉｎｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）とが１対１で接続されるシングルスター構成（Ｓｉｎｇｌｅ ｓｔａｒ：ＳＳ）と、複数のＯＮＵが１つのＯＬＴに接続される受動光ネットワーク（Ｐａｓｓｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＯＮ）構成とがある。

ＳＳ方式においてはＯＮＵがＯＬＴを占有できるので高速通信が可能であるが、装置コストが高いという欠点がある。一方ＰＯＮ方式においては複数のＯＮＵが１つのＯＬＴや光ファイバ設備を共有するために経済性に優れるという理由から、多くの光アクセスシステムではＰＯＮ方式が採用されている。

ＰＯＮ方式の下り伝送は連続モードで、各ＯＮＵへの信号は時分割多重（Ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）されて伝送される。下り信号は全てのＯＮＵにブロードキャストされ、各ＯＮＵは自分宛の信号のみ選択受信する。一方上り伝送では、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）によって、信号の衝突を避けるために各ＯＮＵはＯＬＴから指定されたタイミングで信号を伝送する。ＯＮＵとＯＬＴ間の伝送距離がＯＮＵ毎に異なるために、各ＯＮＵからの上り信号は互いに強度と位相の異なる間欠的であるという特徴があり、上り信号はバーストモードと呼ばれる。

ＯＮＵとＯＬＴはそれぞれ、光信号を送受信するために光送受信装置を有する。光送受信装置は一般に、入力される光信号を受信する“光受信器”と、光信号を出力する“光送信器”とを有する。光受信器は一般にフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＰＤ）、等化増幅器（Ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＱＡ）、クロックデータ再生器（Ｃｌｏｃｋ ａｎｄ ｄａｔａ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＣＤＲ）を一般に有するが、伝送装置の機能分担という観点から、ＣＤＲを光受信器に持たせず、光受信器後段の論理回路部が有することもある。ＥＱＡはインピーダンス変換増幅器（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＴＩＡ）と振幅制限増幅器（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＩＡ）を有し、ＣＤＲはクロック再生回路（Ｃｌｏｃｋ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＣＲＣ）と識別再生回路（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＤＥＣ）を有する。

光受信器への入力光信号はＰＤによって電流信号に、ＴＩＡにおいて電圧信号にそれぞれ変換される。ＬＩＡにおいては後段のＣＤＲで識別再生可能なレベルに振幅制限されて増幅される。ＣＤＲにおいてはＣＲＣが入力信号からクロック信号を抽出・再生し、その再生クロックによって与えられる識別タイミングでＤＥＣが入力信号を識別再生し、後段の論理回路部へと送られる。

下り信号は連続モードであり、各ＯＮＵがＯＬＴから受信する光信号強度は原理的に一定であるが、大抵はユーザ毎には異なる。例えば、互いにＯＬＴからの距離が異なる加入者Ａと加入者Ｂとが任意のＰＯＮ網においてＯＬＴに接続されている際、各々がＯＬＴから受信する光信号強度をそれぞれＰ＿ｄｏｗｎ＿Ａ、Ｐ＿ｄｏｗｎ＿Ｂとすると、Ｐ＿ｄｏｗｎ＿Ａ≠Ｐ＿ｄｏｗｎ＿Ｂであるが、Ｐ＿ｄｏｗｎ＿ＡおよびＰ＿ｄｏｗｎ＿Ｂはそれぞれ原理的には変化しない。但し、光部品性能の経時変化によっては起こりえる。ＯＮＵ用光受信器は、ＯＬＴからの伝送距離、すなわち伝送路損失が大きく異なる加入者全てに供される可能性があるため、入力光強度が大きく異なる光信号に対して動作することが要求される。

上り光信号はバーストモードであるため、ＯＬＴ光受信器を構成するＴＩＡ、ＬＩＡは強度の著しく異なるバースト信号を歪み無く増幅し、ＣＲＣは互いに異なる位相のバースト信号からクロック信号を抽出する必要がある。その際にはバースト信号毎に各々の受信回路は最適化される必要があるが、各回路はある一定の応答時間を必要とする。上り通信サービスを提供するという観点からは、広域収容のために大きな伝送路損失をサポートする必要があるため、等化増幅器には高感度かつ広ダイナミックレンジな受信性能が求められる。

一方、昨今の通信機器に対する省電力化要求は厳しく、光アクセスにおいても同様である。その際には光通信ネットワークにおける消費電力の６０％を占めると言われている、ＯＮＵの消費電力を削減することが有効である。任意のＯＮＵに対するトラヒックが無い時に、該ＯＮＵを構成する光トランシーバの電源を落とすことによって省電力化を達成するメカニズムが議論されている（例えば、非特許文献１を参照。）。議論されているのは、周期的に光送信器のみをシャットダウンする“Ｄｏｚｉｎｇ”と、光送信器および光受信器双方をシャットダウンする“Ｃｙｃｌｉｃ ｓｌｅｅｐ”である。

"Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｌｅｅｐ ａｎｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｌｉｎｋ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｆｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ １０Ｇ−ＥＰＯＮ" ＩＥＥＥ／ＯＳＡ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｖｏｌ．２， Ｎｏ．９， ｐｐ．７１６−７２９， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１０

非特許文献１のＤｏｚｉｎｇ、Ｃｙｃｌｉｃ ｓｌｅｅｐにおいて課題となるのは、電源の立ち下げおよび立ち上げ時に、素子が正常動作するまでに要する応答時間である。なぜならば、素子の応答時間中はＯＬＴ−ＯＮＵ間通信ができないためにＰＯＮシステムにおける共有リソースを有効利用できず、利用効率が低下してしまうからである。また、応答時間が長すぎる場合、光送受信装置に入力されるトラヒック間隔によっては素子のシャットダウンすらできない。つまり、ＰＯＮにおける省電力化の実現にあたっては、部品の応答時間短縮が大きな課題の１つであった。

また、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離に応じてＯＮＵおよびＯＬＴが有する光受信器の受信パワーが変化することになる。ＯＬＴからの伝送距離が短いＯＮＵにおいては、送信光パワーを小さくし、該ＯＮＵが有する光送信器のＬＤ駆動電流を削減することにより、該光送信器の消費電力を更に減らすことが可能である。なぜならば、ＯＬＴが有する光受信器は、伝送距離が長くて伝送路損失が大きいＯＮＵからの光信号を誤り無く受信するために、広い入力ダイナミックレンジを有しているからである。

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、部品の電源の立ち下げ、立ち上げ時に、素子が正常動作するまでに要する応答時間を短くすることができる光送受信装置の制御方法、光送受信装置、及び光通信システムを提供することを第一の目的とする。また、本発明は、伝送距離に応じた光強度の設定が容易である光送受信装置の制御方法、光送受信装置、及び光通信システムを提供することを第二の目的とする。

第一の目標を達成するため、本発明は、光受信器が有する等化増幅器の自動利得制御機能で用いる制御電圧値を情報保持機能を有するテーブルに記憶しておくことにより、部品の再起動時における制御電圧再設定時間を短縮することとした。

具体的には、本発明に係る光送受信装置の制御方法は、光伝送路に光信号を送信する光送信器と、前記光伝送路からの光信号をフォトダイオードで電気信号に変換し、前記フォトダイオードが出力する電気信号を増幅回路で増幅して受信する光受信器と、を備える光送受信装置の制御方法であって、
光信号を送受信可能である通常モードと光信号を送受信不可である省電力モードとを監視し、前記通常モードにおいて前記光受信器の増幅条件を光受信器動作条件テーブルに記憶させ、前記省電力モードから前記通常モードに切り換える時に前記光受信器動作条件テーブルが記憶する増幅条件を前記光受信器に設定する起動制御を行う。

また、本発明に係る光送受信装置は、光伝送路に光信号を送信する光送信器と、前記光伝送路からの光信号をフォトダイオードで電気信号に変換し、前記フォトダイオードが出力する電気信号を増幅回路で増幅して受信する光受信器と、前記起動制御を行う制御器と、を備える。

光受信器は等化増幅器を持っていて、等化増幅器の自動利得制御器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＡＧＣ）や自動オフセット補償器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｏｆｆｓｅｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ： ＡＯＣ）の制御電圧をテーブルに記憶する。省電力モードから通常モードへ復帰する際、テーブルの値を等化増幅器に速やかに再設定できるので素子起動時間を短縮でき、したがって光受信器の省電力モードの時間を増やすことで省電力化が可能となる。

従って、本発明は、第一の目的である、部品の電源の立ち下げ、立ち上げ時に、素子が正常動作するまでに要する応答時間を短くすることができる光送受信装置の制御方法及び光送受信装置を提供することができる。

本発明に係る光送受信装置及びその制御方法の前記起動制御では、前記光受信器に光信号が入力したときから前記増幅回路の応答時間を経過した後の前記光受信器の増幅条件を前記光受信器動作条件テーブルに記憶させることを特徴とする。等化増幅器の安定化に要する時間を考慮することで正確なＡＧＣ及びＡＯＣの制御電圧をテーブルに記憶させることができる。

第二の目標を達成するため、本発明は、さらに、光受信器が受信する光信号のパワーと光伝送路の損失に基づく光送信器の動作条件を記憶しておくことで、光送信器が出力する光信号のパワーを最適化することとした。

具体的には、本発明に係る光送受信装置の制御方法において、前記光受信器へ入力する光信号のパワー、前記光伝送路の伝送路損失、並びに前記パワー及び前記伝送路損失に対する前記光送信器の動作条件を光送信器動作条件テーブルに予め記憶しておき、前記光伝送路からの光信号のパワーを監視し、前記光伝送路からの光信号のパワーに対する前記光送信器の動作条件を前記光送信器動作条件テーブルから読み出して前記光送信器に設定する省電力制御をさらに行う。

また、本発明に係る光送受信装置において、前記制御器は、さらに前記省電力制御を行う。

光送信器は自動パワー制御器を持つ。また、光受信器は入力信号強度通知器（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：ＲＳＳＩ）を持つ。さらに、光送受信装置は受信する光信号のパワーと伝送路損失依存性に関する光送信器のＬＤ駆動条件の情報を記憶するテーブルも有している。伝送路損失に関する情報はＲＳＳＩから容易に取得できる。これにより、ＯＬＴから近いＯＮＵのＬＤ送信パワー（＝駆動電流）を削減できるので、ＯＮＵの省電力化が可能になる。

従って、本発明は、第二の目的である、伝送距離に応じた光強度の設定が容易である光送受信装置の制御方法及び光送受信装置を提供することができる。

また、前記光送受信装置と、前記光送受信装置間を接続し、双方向通信を可能とする光伝送路と、を備える光通信システムとすれば、省電力化が可能なシステムとすることができる。

本発明は、部品の電源の立ち下げ、立ち上げ時に、素子が正常動作するまでに要する応答時間を短くすることができる光送受信装置の制御方法、光送受信装置、及び光通信システムを提供すること、並びに、伝送距離に応じた光強度の設定が容易である光送受信装置の制御方法、光送受信装置、及び光通信システムを提供することができる。

本発明に係る光送受信器の構成を説明する図である。 本発明に係る光送受信器の構成を説明する図である。 本発明に係る光受信器の動作を説明する図である。 本発明に係る光送受信器の構成を説明する図である。 本発明に係る光送信器の動作を説明する図である。 本発明に係る光送受信器を用いたＯＬＴの光受信器入力光電流を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、枝番号を付さずに説明している場合は、当該符号の全ての枝番号に共通する説明である。

（実施形態１）
本実施形態は、トラヒックが少ない時に構成部品をシャットダウンするといった省電力メカニズムを適用した光送受信装置に対して、部品の電源の立ち下げ、立ち上げ時に、素子が正常動作するまでに要する応答時間を短くする起動制御を行っている。

図１は、実施形態１の光送受信装置３０１を説明する図である。光送受信装置３０１は、光伝送路１００に光信号を送信する光送信器１０と、光伝送路１００からの光信号をフォトダイオード２１で電気信号に変換し、フォトダイオード２１が出力する電気信号を増幅回路２２で増幅して受信する光受信器２０と、起動制御を行う制御器３１と、を備える。

制御器３１が行う起動制御は、光受信器２０について光信号を送受信可能である通常モードと光信号を送受信不可である省電力モードとを監視し、通常モードにおいて光受信器２０の増幅条件を光受信器動作条件テーブル４１に記憶させ、省電力モードから通常モードに切り換える時に光受信器動作条件テーブル４１が記憶する増幅条件を光受信器２０に設定する。すなわち、起動制御は、光受信器が有する増幅回路２２の自動利得制御機能を動作させるための制御電圧値を記憶しておくことにより、部品の再起動時における制御電圧再設定時間を短縮する。

図１に示すように、ＯＮＵ用光送受信装置３０１は光送信器（Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ：Ｔｘ）１０、光受信器（Ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｒ：Ｒｘ）２０、ＷＤＭフィルタ５０、光受信器動作条件テーブル（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔａｂｌｅ：Ｔａｂｌｅ＿ｏｐ）４１、制御器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＣＴＲＬ）３１を有する。Ｔｘ１０は上り光信号をＯＬＴに対して送信し、Ｒｘ２０はＯＬＴからの下り光信号を受信する。

Ｔｘ１０はレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）１１、ＬＤドライバ（ＬＤ ｄｒｉｖｅｒ：ＬＤＤ）１２、自動パワー制御器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＡＰＣ）１３を有する。ＡＰＣ１３はＬＤ１１の出力光強度を一定に制御する機能を有する。ＬＤＤ１２は上り信号に従ってＬＤ１１を駆動する機能を有する。

Ｒｘ２０はフォトダイオード（ＰＤ）２１、増幅回路２２を有する。増幅回路２２は、例えば、等化増幅器（Ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＱＡ）である。以下、増幅回路２２をＥＱＡ２２と記載する。ＥＱＡ２２はインピーダンス変換増幅器（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＴＩＡ）２３、振幅制限増幅器（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＩＭ）２４を有する。

光受信器動作条件テーブル４１は、例えば不揮発性メモリのような記憶素子であってＥＱＡ２２と接続され、ＥＱＡ２２を構成するＴＩＡやＬＩＭの動作条件に関する情報が格納される。光受信器動作条件テーブル４１の詳細な動作については別途説明する。

図２に、本実施形態のＴＩＡ２３およびＬＩＭ２４の構成図を示す。ＴＩＡ２３はＴＩＡコア６１、利得制御部（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＣＴＲＬ）６２、シングルバランス変換器（Ｓｉｎｇｌｅ−ｔｏ−ｂａｌａｎｃｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ｓ／Ｂ）６３、自動オフセット補償器（ＡＯＣ）６４を有する。ＴＩＡコア６１は自動利得制御（ＡＧＣ）機能を有し、ＴＩＡに入力される電流信号の強弱に応じて利得を制御することによって高感度受信かつ広入力ダイナミックレンジ化を実現する。利得制御は帰還抵抗値（Ｆｅｅｄｂａｃｋ ｒｅｓｉｓｔｏｒ：Ｒｆ）６５を利得制御部６２によって変化させることで実現する。Ｒｘ２０への入力光信号強度Ｐｉｎが大きい時、すなわちＴＩＡ２３への入力電流振幅Ｉｉｎが大きい時はＴＩＡコア６１の出力電圧振幅Ｖｏｕｔ＿ｔｉａが大きくなるため、利得制御部６２はＶｏｕｔ＿ｔｉａが小さくなるようにＴＩＡコア６１のＲｆ６５をフィードバック制御する。Ｒｘ２０への入力光信号強度Ｐｉｎが小さい時、すなわちＴＩＡ２３への入力電流振幅Ｉｉｎが小さい時はＴＩＡコア６１の出力電圧振幅Ｖｏｕｔ＿ｔｉａが小さくなるため、利得制御部６２はＶｏｕｔ＿ｔｉａが大きくなるようにＴＩＡコア６１のＲｆ６５をフィードバック制御する。

同相雑音耐性向上のため、Ｓ／Ｂ６３によって信号のインターフェイスを差動化するが、その際にはＡＯＣ６４を用いたフィードバック制御によって差動対間直流オフセット電圧をキャンセルする。ＬＩＭ２４はスケルチ（Ｓｑｕｅｌｃｈ：ＳＱＨ）２５を有しており、ＬＩＭ２４に対する入力信号の有無を検出する機能を有する。図２の構成では、ＳＱＨ２５はＬＩＭ２４の出力からＲｘ２０に光信号が入っているか否かを検出する。

利得制御部６２、ＡＯＣ６４はそれぞれ光受信器動作条件テーブル４１と接続されており、ＡＧＣ制御電圧であるＶ_ＣＴＲＬ、ＡＯＣ制御電圧であるＶ_ＡＯＣがそれぞれ光受信器動作条件テーブル４１に出力される。ＳＱＨ２５は遅延線２６を介し、時間的な遅延ｔ_ｓｑｈの後光受信器動作条件テーブル４１に接続される。遅延ｔ_ｓｑｈは、ＡＧＣやＡＯＣの応答時間を考慮するものであり、ｔ_ｓｑｈ＞ｔ_{ｒｅｓｐｏｎｓｅ＿ＡＯＣ１}である。ここで、ｔ_{ｒｅｓｐｏｎｓｅ＿ＡＯＣ１}はＯＮＵ１のＡＯＣの安定化に要する時間を意味する。すなわち、ＳＱＨ２５がＲｘ２０に光信号が入ったことを検出した後、遅延線２６で制御系の応答時間分の遅延を持たせ、光受信器動作条件テーブル４１にＶ_ＣＴＲＬ及びＶ_ＡＯＣの書き込みを可能とする。

次に、光送受信装置３０１をＰＯＮシステムを構成する任意のＯＮＵに適用した時の動作を説明する。このＰＯＮシステムにおいては省電力メカニズムが実装されており、完全に光送受信装置３０１がアクティブな“通常モード”と、任意のＯＮＵにおいてトラヒックが少ない時に光送受信装置の一部もしくは全てをシャットダウンする“省電力モード”とを有する。なお、省電力モードから通常モードへの復帰は、ＯＮＵへの入力トラヒック発生をトリガとしても良い。上りならばユーザネットワークインタフェース（Ｕｓｅｒ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＵＮＩ）側からの上りトラヒックの入力をトリガとし、下りならばＯＬＴに対して上位であるサービスノードインタフェース（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＳＮＩ）側からの下りトラヒックの入力をトリガとしても良い。また、光通信システムのオペレータ側の指示・設定によって、省電力モードから通常モードに復帰することもある。

図３は、Ｒｘ２０を構成する各部品のノードにおける状態の時間的推移を示す。まず、初期状態である時刻ｔ_０においてはＲｘ２０が省電力モードにあり、電源電圧が印加されていない状態にあるとする。時刻ｔ_１において通常モードに入る。Ｒｘ２０に電源電圧が印加されると、時刻ｔ_２になって動作に必要な電源電圧Ｖｃｃに達する。その後、ＡＧＣの安定化に要する時間ｔ_{ｒｅｓｐｏｎｓｅ＿ＡＧＣ１}後の時刻ｔ_３にＴＩＡ２３の利得がＯＮＵ_１の最適値Ｚｔ_１に収束し、その際のＡＧＣ制御電圧はＶ_{ＣＴＲＬ１}である。

ＡＧＣが定常状態に収束しないとＡＯＣも収束しない。ＡＯＣ動作の安定化には時刻ｔ_２からＡＯＣの安定化に要する時間ｔ_{ｒｅｓｐｏｎｓｅ＿ＡＯＣ１}経過後の時刻ｔ_４まで要し、その際のＡＯＣ制御電圧はＶ_ＡＯＣ１であるとする。ただし、ｔ_{ｒｅｓｐｏｎｓｅ＿ＡＧＣ１}＜ｔ_{ｒｅｓｐｏｎｓｅ＿ＡＯＣ１}とする。

ＳＱＨ２５はＬＩＭ２４の出力電圧振幅が閾値Ｖ_ｔｈを超えるとＶ_{ｏｕｔ＿ｓｑｈ}を出力する。制御器３１はＶ_{ｏｕｔ＿ｓｑｈ}を読み出し、遅延ｔ_ｓｑｈの後ｔ_５に、光受信器動作条件テーブル４１が内部に有する特定のメモリ領域に、例えばｆｉｅｌｄ＿ｓｑｈの値が“０”であれば該領域に“１”を書き込み、光受信器動作条件テーブル４１は書き込まれた情報を保持する。一方、ｆｉｅｌｄ＿ｓｑｈの値が既に“１”であるならば、制御器３１は何もしない。また、ｔ_５のタイミングでＶ_ＣＴＲＬおよびＶ_ＡＯＣもそれぞれＶ_{ｏｕｔ＿ｓｑｈ} が内部に有する特定のメモリ領域、例えばｆｉｅｌｄ＿ＡＧＣおよびｆｉｅｌｄ＿ＡＯＣにそれぞれＶ_{ＣＴＲＬ１}およびＶ_ＡＯＣ１をそれぞれ書き込み、保持する。

次に、ＯＮＵ_ｉが再び省電力モードに入り、時刻ｔ_６において電源がシャットダウンされ、時刻ｔ_７において電源電圧が０に収束するとする。次いで時刻ｔ_８において再び通常モードに入り、時刻ｔ_９で電源電圧がＶｃｃに達する。この時、光受信器動作条件テーブル４１は、ＯＮＵ_ｉにおける最適なＡＧＣ制御電圧Ｖ_{ＣＴＲＬ１}およびＡＯＣ制御電圧Ｖ_ＡＯＣ１を保持しているために、瞬時にＲｘ２０を最適条件に設定できる。

本実施形態において、Ｓ／Ｂ６３はＴＩＡ２３が有しているが、ＬＩＭ２４がその入力段に有していても良いし、ＬＩＭ２４の入力段および出力段双方に有していても良い。また、今回は光アクセスシステムを構成するＯＮＵの光受信器について説明したが、本起動制御はＯＮＵに限らず、電源を繰り返しオン、オフするような光受信器にも適用できる。

本実施形態の光送受信装置３０１においてＴｘ１０、Ｒｘ２０が互いに異なる波長の光信号を送信および受信する際には、ＷＤＭフィルタ５０によって各々の信号が干渉しないように分離しなければならないが、光通信システムによっては必ずしもＷＤＭフィルタを有する必要はない。例えば方向多重（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＤＭ）方式を用いた双方向光通信システムにおいてはＷＤＭフィルタは不要となる。本実施例においてはＰＯＮ方式を構成するＯＮＵへの適用例について説明したがそれに限定されるものではなく、Ｓｉｎｇｌｅ ｓｔａｒなどポイント・トゥ・ポイント型光通信ネットワークを構成する光送受信装置に対しても適用可能である。

（実施形態２）
本実施形態は、光送信器の出力光パワーを最適化することによって光送信器のバイアス及び駆動電流を削減する省電力制御を行っている。

図４は、実施形態２の光送受信装置３０２を説明する図である。光送受信装置３０２は、光伝送路１００に光信号を送信するＴｘ１０と、光伝送路１００からの光信号をフォトダイオード２１で電気信号に変換し、フォトダイオード２１が出力する電気信号をＥＱＡ２２で増幅して受信するＲｘ２０と、省電力制御を行う制御器３２と、を備える。

制御器３２が行う省電力制御は、光受信器に対する入力光パワー及び伝送路損失に対する光送信器の動作条件を光送信器動作条件テーブル４２に予め記憶しておき、光伝送路１００からの光信号のパワーを監視し、光伝送路１００からの光信号のパワーに対するＴｘ１０の動作条件を光送信器動作条件テーブル４２から読み出してＴｘ１０に設定する。すなわち、省電力制御は、光送信器動作条件テーブルを参照し、光受信器が受信する光信号に基づいて適切なパワーの光信号を出力することで省電力化を達成する。

本実施形態の省電力制御を、ＰＯＮ方式を構成する任意のＯＮＵ光送受信装置に適用したときの動作で説明する。図４に示すように、光送受信装置３０２はＴｘ１０、Ｒｘ２０、ＷＤＭフィルタ５０、光送信器動作条件テーブル（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔａｂｌｅ：Ｔａｂｌｅ＿ｏｐ）４２、ＬＤ駆動条件の制御器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＣＴＲＬ）３２を有する。Ｔｘ１０、Ｒｘ２０はそれぞれ上り光信号をＯＬＴに対して送信し、ＯＬＴからの下り光信号を受信する。Ｔｘ１０はレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）１１、ＬＤドライバ（ＬＤ ｄｒｉｖｅｒ：ＬＤＤ）１２、自動パワー制御器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＡＰＣ）１３を有する。ＡＰＣ１３はＬＤ１１の出力光強度を一定に制御する機能を有する。ＬＤＤ１２は上り信号に従ってＬＤ１１を駆動する機能を有する。

Ｒｘ２０はフォトダイオード（ＰＤ）２１、等化増幅器（Ｅｑｕａｌｉｚｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＱＡ）２２、入力信号強度通知器（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：ＲＳＳＩ）２７を有する。ＲＳＳＩ２７はＰＤ２１に流れる光電流強度をモニタする機能を有する。

光送信器動作条件テーブル４２は、例えば不揮発性メモリのような記憶素子であって、ＰＤ２１に流れる光電流値やＬＤ駆動条件に関する情報が格納される。制御器３２は光送信器動作条件テーブル４２、ＡＰＣ１３、ＲＳＳＩ２７それぞれに接続されており、ＲＳＳＩ２７から読み出したＰＤ２１の光電流値を光送信器動作条件テーブル４２に書き込み、また、光送信器動作条件テーブル４２にセットされたＬＤ駆動条件を読み込み、ＬＤ１１の駆動条件をＡＰＣ１３に対して設定する。

次に、ＰＯＮシステムを構成する任意のＯＮＵに対して光送受信装置３０２を適用した時の動作について、図５、６に示すタイムチャートを用いて具体的に説明する。ここでは、ＯＬＴからの距離が互いに異なるＯＮＵ_１とＯＮＵ_２の動作を説明する。ここでＯＮＵ_１の方がＯＮＵ_２よりもＯＬＴからの伝送距離が長く、伝送路損失が大きいものとする。

時刻ｔ_０が初期状態とし、時刻ｔ_０でＯＮＵ_１およびＯＮＵ_２に電源が入り、時刻ｔ_１から正常動作し始めるものとする。ＯＮＵ_１のＲＳＳＩ２７は時刻ｔ_１からＯＮＵ_１に対する入力光電流値Ｉ_ｉｎ＿１を出力し、制御器３２によって読み出され、時刻ｔ_２までに光送信器動作条件テーブル４２に書き込まれる。制御器３２は光送信器動作条件テーブル４２を参照し、ＬＤ１１の最適バイアス電流Ｉ_{ｂｉａｓ＿１}および駆動電流ｉ_{ｄｒｖ＿１}を、時刻ｔ_３までにＬＤＤ１２及びＡＰＣ１３に設定する。

ＯＮＵ_２の動作も同様で、ＯＮＵ_２が有するＲＳＳＩ２７は時刻ｔ_１からＯＮＵ_２に対する入力光電流値Ｉ_ｉｎ＿２を出力し、制御器３２によって読み出され、時刻ｔ_２までに光送信器動作条件テーブル４２に書き込まれる。制御器３２は光送信器動作条件テーブル４２を参照し、ＯＮＵ_２のＬＤ１１の最適バイアス電流Ｉ_{ｂｉａｓ＿２}および駆動電流ｉ_{ｄｒｖ＿２}を、時刻ｔ_３までにＬＤＤ１２及びＡＰＣ１３に設定する。

ＯＮＵ_１は時刻ｔ_３から上り信号の送信をＯＬＴから許可されているとする。時刻ｔ_４までにＯＮＵ_１のＴｘ１０がセットアップを終え、時刻ｔ_５まで上りデータを送信し、時刻ｔ_６までの間にＯＮＵ_１のＬＤ１１は発光を終える。

ＯＮＵ_２の動作もほぼ同様である。ＯＮＵ_２は時刻ｔ_７から上り信号の送信をＯＬＴから許可されているとする。時刻ｔ_８までにＯＮＵ_１のＴｘ１０がセットアップを終え、時刻ｔ_９まで上りデータを送信し、時刻ｔ_１０までの間にＯＮＵ_１のＬＤ１１は発光を終える。

次に、本発明の技術をＯＮＵ_１、ＯＮＵ_２に対して用いた際のＯＬＴ光送受信装置が有する光受信器の動作を図６を用いて説明する。時刻ｔ_１２からＯＮＵ_１の上りデータがＯＬＴ光受信器に入力され、一定の応答時間の後、ｔ_１３からｔ_１４までの間、正味のデータを受信する。時刻ｔ_１５からＯＮＵ_２の上りデータがＯＬＴ光受信器に入力され、一定の応答時間の後、ｔ_１７からｔ_１８までの間、正味のデータを受信する。ＯＬＴ光受信器における入力光パワー、すなわち入力光電流は、ＯＮＵ１からの光信号もＯＮＵ２からの光信号もＩｒｃｖ＿１であり、いずれのＯＮＵからの上り光信号も誤り無く受信することができる。

本発明によればＯＬＴから伝送距離が短いＯＮＵのレーザバイアス電流および駆動電流を削減できるため、レーザ駆動器のみならず、光アクセスシステム全体での省電力化が可能である。

光送受信装置３０２ではＷＤＭフィルタ５０を用いたが、光通信システムによっては必ずＷＤＭフィルタを必要とするわけではなく、例えば方向多重（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＤＭ）方式を適用する光通信システムの場合にはＷＤＭフィルタが不要になる。また、ＯＮＵ数としては２台を例に説明したが、３台以上でも可能である。

（その他の実施形態）
実施形態１で説明した起動制御と実施形態２で説明した省電力制御は、組み合わせて実施できる。すなわち、図１の光送受信装置３０１の構成に図４のＲＳＳＩ２７、制御器３２、及び光送信器動作条件テーブル４２を接続することで、起動制御と省電力制御の双方が行える光送受信装置となる。

このような光送受信装置を用いてＳＳやＰＯＮの光通信ネットワークを構成することで、光通信システム全体の省電力化を図ることができる。

以下は、図１及び図４の光送受信装置の構成要素を説明したものである。
（１）
光受信器、光送信器を有する光送受信装置であって、該光受信器はフォトダイオード、等化増幅器を有し、該等化増幅器はインピーダンス変換増幅器、振幅制限増幅器を有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧および自動オフセット補償制御電圧を電源オン時だけでなく電源オフ時にも保持しておくテーブルを有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧値および自動オフセット補償制御電圧値を前記テーブルに書き込み、前記テーブルから読み出す制御器を有し、
該制御器は前記２つの制御電圧値を電源再投入時に速やかに前記テーブルから読み出して前記等化増幅器に対して再設定する機能を有することを特徴とする光送受信装置。

（２）
ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信ネットワークにおいて用いられる光送受信装置であって、光送受信装置は光受信器、光送信器を有し、該光受信器はフォトダイオード、等化増幅器、入力信号強度通知器を有し、前記光送信器はレーザダイオード、レーザダイオード駆動器、自動パワー制御器を有し、前記光送受信装置は受信光パワー、該光受信器が接続された伝送路損失、およびそれらに応じたレーザダイオード駆動器のバイアス電流および駆動電流値を保持しておくテーブルを有し、
該テーブルに記載の動作条件に基づき該レーザダイオード駆動器のバイアス電流および駆動電流値を前記テーブルから読み出し、前記自動パワー制御器に対して設定する制御器を有することを特徴とする光送受信装置。

（３）
上記（２）に記載の光送受信装置であって、該光送受信装置が有する光受信器はフォトダイオード、等化増幅器を有し、該等化増幅器はインピーダンス変換増幅器、振幅制限増幅器を有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧および自動オフセット補償制御電圧を電源オン時だけでなく電源オフ時にも保持しておくテーブルを有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧値および自動オフセット補償制御電圧値を前記テーブルに書き込み、前記テーブルから読み出す制御器を有し、
該制御器は前記２つの制御電圧値を電源再投入時に速やかに前記テーブルから読み出して前記等化増幅器に対して再設定する機能を有することを特徴とする光送受信装置。

（４）
光送受信装置の省電力化方法であって、該光送受信装置は光受信器、光送信器を有し、該光受信器はフォトダイオード、等化増幅器を有し、該等化増幅器はインピーダンス変換増幅器、振幅制限増幅器を有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧および自動オフセット補償制御電圧を電源オン時だけでなく電源オフ時にも保持しておくテーブルを有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧値および自動オフセット補償制御電圧値を前記テーブルに書き込み、前記テーブルから読み出す制御器を有し、
該制御器は前記２つの制御電圧値を電源再投入時に速やかに前記テーブルから読み出して前記等化増幅器に対して再設定することによって前記光送受信装置を省電力化することを特徴とする光送受信装置の省電力化方法。

（５）
ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信ネットワークにおいて用いられる光送受信装置の省電力化方法であって、該光送受信装置は光送信器および光受信器を有し、該光受信器はフォトダイオード、等化増幅器、入力信号強度通知器を有し、前記光送信器はレーザダイオード、レーザダイオード駆動器、自動パワー制御器を有し、前記光送受信装置は受信光パワー、該光受信器が接続された伝送路損失、およびそれらに応じたレーザダイオード駆動器のバイアス電流および駆動電流値を保持しておくテーブル、レーザ駆動条件制御器を有し、
該レーザ駆動条件制御器は、該テーブルに記載の動作条件に基づき該レーザダイオード駆動器のバイアス電流および駆動電流値を前記テーブルから読み出し、前記自動パワー制御器に対して設定することにより光送受信装置を省電力化する方法。

（６）
上記（５）に記載の光送受信装置を省電力化する方法であって、該光送受信装置が有する光受信器はフォトダイオード、等化増幅器を有し、該等化増幅器はインピーダンス変換増幅器、振幅制限増幅器を有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧および自動オフセット補償制御電圧を電源オン時だけでなく電源オフ時にも保持しておくテーブルを有し、
前記等化増幅器の自動利得制御電圧値および自動オフセット補償制御電圧値を前記テーブルに書き込み、前記テーブルから読み出す制御器を有し、
該制御器は前記２つの制御電圧値を電源再投入時に速やかに前記テーブルから読み出して前記等化増幅器に対して再設定することにより光送受信装置を省電力化する方法。

（７）
上記（１）に記載の光送受信装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光通信システム。
（８）
上記（１）〜（３）に記載の光送受信装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とするスター型光通信システム。

１０：光送信器（Ｔｘ）
１１：レーザダイオード（ＬＤ）
１２：ＬＤドライバ（ＬＤＤ）
１３：自動パワー制御器（ＡＰＣ）
２０：光受信器（Ｒｘ）
２１：フォトダイオード（ＰＤ）
２２：増幅回路、等化増幅器（ＥＱＡ）
２３：インピーダンス変換増幅器（ＴＩＡ）
２４：振幅制限増幅器（ＬＩＭ）
２５：スケルチ（ＳＱＨ）
２６：遅延線
２７：入力信号強度通知器（ＲＳＳＩ）
３１、３２：制御器
４１：光受信器動作条件テーブル
４２：光送信器動作条件テーブル
５０：ＷＤＭフィルタ
６１：ＴＩＡコア
６２：利得制御部
６３：シングルバランス変換器（Ｓ／Ｂ）
６４：自動オフセット補償器（ＡＯＣ）
６５：帰還抵抗値（Ｒｆ）
１００：光伝送路
３０１、３０２：光送受信装置

Claims (6)

1. 光伝送路に光信号を送信する光送信器と、
   前記光伝送路からの光信号をフォトダイオードで電気信号に変換し、前記フォトダイオードが出力する電気信号を増幅回路で増幅して受信する光受信器と、
   を備える光送受信装置の制御方法であって、
   光信号を送受信可能である通常モードと光信号を送受信不可である省電力モードとを監視し、前記通常モードにおいて前記光受信器の増幅条件を光受信器動作条件テーブルに記憶させ、前記省電力モードから前記通常モードに切り換える時に前記光受信器動作条件テーブルが記憶する増幅条件を前記光受信器に設定する起動制御を行う光送受信装置の制御方法。
2. 前記起動制御では、前記光受信器に光信号が入力したときから前記増幅回路の応答時間を経過した後の前記光受信器の増幅条件を前記光受信器動作条件テーブルに記憶させることを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置の制御方法。
3. 前記光受信器へ入力する光信号のパワー、前記光伝送路の伝送路損失、並びに前記パワー及び前記伝送路損失に対する前記光送信器の動作条件を光送信器動作条件テーブルに予め記憶しておき、前記光伝送路からの光信号のパワーを監視し、前記光伝送路からの光信号のパワーに対する前記光送信器の動作条件を前記光送信器動作条件テーブルから読み出して前記光送信器に設定する省電力制御をさらに行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信装置の制御方法。
4. 光伝送路に光信号を送信する光送信器と、
   前記光伝送路からの光信号をフォトダイオードで電気信号に変換し、前記フォトダイオードが出力する電気信号を増幅回路で増幅して受信する光受信器と、
   請求項１又は２に記載の起動制御を行う制御器と、
   を備える光送受信装置。
5. 前記制御器は、請求項３に記載の省電力制御も行うことを特徴とする請求項４に記載の光送受信装置。
6. 請求項４又は５に記載の光送受信装置と、
   前記光送受信装置間を接続し、双方向通信を可能とする光伝送路と、
   を備えるポイント・トゥ・マルチポイント型の光通信システム。

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